Диагностика выключателей переменного и постоянного тока

Основные причины и виды повреждений выключателей

Переменного и постоянного тока

Выключатели переменного тока. В зависимости от среды, в которой происходит гашение дуги, выключатели можно разделить на масляные, со специальными жидкостями, воздушные, автогазовые (газ генерируется твердым веществом под воздействием дуги), элегазовые, вакуумные. В устройствах электроснабжения железных дорог наиболее часто применяют масляные, элегазовые и вакуумные выключатели.

Выключатели постоянного тока. В устройствах электроснабжения наибольшее распространение получили выключатели АБ-2/4, ВАБ-28, ВАБ-43, ВАБ-48. Быстродействующие выключатели, наиболее повреждаемые аппараты среди оборудования тяговых подстанций постоянного тока.

Неисправностями выключателей являются:

· недовключение подвижных контактов, их зависание;

· поломка розеточных контактов приводит к невозможности отключения и включения выключателя, что может закончиться дугой и взрывом;

· перекрытие изоляции - самое массовое явление, происходит из-за атмосферных осадков и коммутационных перенапряжений, а также загрязнений;

· попадание воды внутрь выключателя и вытекание масла приводит к пробою;

· ослабление крепления подвижных и неподвижных контактов на изоляторах, а также токопроводящих шин проходных изоляторов;

· изменение плотности соприкосновения подвижного и неподвижного контактов, допустимые значения вытягивающего усилия не должны превышать заданных значений;

· эрозия, коррозия и окисление мест контакта ножа и губки;

· ослабление соединения шин с неподвижным контактом, заземления с разъединителем;

· смещение подвижного контакта относительно оси неподвижного;

· загрязнение и растрескивание изоляторов;

· разновременность касания ножей с губками трехфазного разъединителя, граница поля допуска - 3 мм.

У выключателя ВМГ-133 может наблюдаться разрушение фарфоровых тяг. Механизмы отказывают из-за поломок отдельных деталей, нарушений регулировки. Застревание тяг, заедание валов может быть источником аварии. Приводы отказывают из-за плохой регулировки, заедания в механизме расцепления, дефектов пружин, выпадения осей, пальцев. Пружинный привод ВМП-10П может самопроизвольно включаться при заводе пружин.

Методы и средства диагностики выключателей переменного

И постоянного тока

В качестве определяющих параметров состояния масляного выключателя можно использовать диэлектрическую прочность масла и степень износа контактов выключателя с последующим увеличением переходного электрического сопротивления.

Диэлектрическая прочность масла снижается с ростом числа отключений коротких замыканий. Ток дуги приводит к подгару контактов выключателя и последующему увеличению переходного электрического сопротивления.

Диэлектрическая прочность масла при заливке должна быть не ниже 40 кВ, граница поля допуска - 25 кВ на выключатель. Если после заливки диэлектрическая прочность масла снижается более чем на 5 кВ, то это говорит о загрязнении внутрибаковой изоляции.

Диэлектрическую прочность масла и износ контактов на практике трудно контролировать. Существует еще один интегральный определяющий параметр - сумма отключаемых токов. Границей поля допуска для выключателей ВМО и ВМК, работающих на фидерах контактной сети, можно принять 100 кА. На практике для фиксации суммы отключенных токов применяют сумматор ФСТКЗ-76. Выключатели типа ВМО и ВМК имеют ограниченный ресурс по числу оперативных отключений - всего 70 - 80.

Основной метод диагностирования коммутационных аппаратов - комплексное опробование с одновременными измерениями времени включения и отключения, разновременности замыкания и размыкания контактов, проверкой приводов (напряжения срабатывания электромагнитов, работоспособности при нижнем пределе давления воздуха), температуры и переходного сопротивления контактов.

Около 70...80 % всех отказов коммутационных аппаратов связано с отказами механической системы. Ее можно полностью диагностировать только при проверке функционирования на выведенном из работы аппарате. Состояние механизмов можно определить по усилиям, необходимым для их перемещения. Временные характеристики определяют осциллографированием работы контактов. Для исследования механических частей снимают виброграммы(рис. 77).

Виброграмма записывается при помощи вибрографа - электромагнита, питаемого переменным током частотой 50 Гц, к якорю которого прикреплено пишущее устройство. Синусоида служит для отметки времени.

Рис. 77. Виброграмма выключателя.

Изоляцию выключателей испытывают повышенным напряжением. Мелкие частицы в элегазе, возникающие при работе механизмов, могут вызывать частичные разряды. Отбираются также пробы элегаза для контроля пробивного напряжения, влажности и наличия продуктов разложения.

Возможны измерения акустическими методами (они сопровождаются большими помехами), электрическими методами с использованием специальных встроенных электродов.

Увеличение переходного сопротивления контактов может быть обнаружено пирометрами по изменению температуры наружных поверхностей выключателя.

В качестве показателя наработки высоковольтных выключателей используют сумму произведений отключаемых токов на время отключения. Для регистрации указанного показателя применяют фиксатор-сумматор токов короткого замыкания ФСТКЗ-76. Наибольшая сумма, которую фиксирует сумматор, равна 125 кА • с. Для эксплуатируемых на тяговых подстанциях масляных выключателей 27,5 кВ граница поля допуска составляет 100 кА • с.

Для проверки коммутационной аппаратуры комплексных распределительных устройств КРУ и КРУН (исключая высоковольтные испытания и прогрузку токовых цепей) служит устройство УПКА-1. Оно позволяет:

· проверять коммутационную аппаратуру (за исключением токовых реле и автоматов);

· измерять время и скорость включения и отключения выключателя с помощью вибратора;

· проверять напряжения срабатывания и возврата контактора и электромагнита привода выключателя;

· опробовать выключатель при пониженном на 20% напряжении питания.

Измерение переходных сопротивлений контактов коммутационной аппаратуры с номинальным напряжением до 500 кВ возможно с помощью микроомметра М-1. Он работает по принципу вольтметра - амперметра с непосредственным отчетом, пределы измерения - 0...2500 мкОм.

Кроме аппаратурного диагностирования, высоковольтные выключатели обследуют визуально и на слух.

Масляные выключатели.Визуально проверяют действительное положение выключателя, состояние поверхности фарфоровых покрышек вводов, изоляторов и тяг, целость мембран предохранительных клапанов и отсутствие выбросов масла из газоотводов, отсутствие просачивания масла через сварные швы, разъемы, краны. По цвету термопленок определяют температуру контактных соединений. Проверяют также уровень масла. На слух проверяют отсутствие треска и шума внутри выключателя.

Элегазовые выключатели. Контролируют давление по показаниям манометров, а также плотномеров. При значительных колебаниях температуры давление изменяется в широких пределах. Утечки элегаза не должны превышать 3 % общей массы в год (массу определяют по номинальному давлению при известной температуре). Визуально проверяют чистоту наружной поверхности, состояние заземляющих проводок резервуаров, на слух - отсутствие электрических разрядов, треска, вибраций

Вакуумные выключатели.Контролируют отсутствие дефектов (сколов, трещин) изоляторов и загрязнений их поверхности, а также отсутствие следов разрядов и коронирования. Износ контактов допускается до 4 мм.

Быстродействующие выключатели. В качестве показателя наработки быстродействующих выключателей рекомендуется использовать сумму произведений I ² • t. Этот показатель определяет ресурс выключателя по состоянию дугогасительной камеры. Разработан регистратор-сумматор токов короткого замыкания, содержащий шесть каналов, каждый из которых имеет свой порог тока срабатывания. Число срабатываний каждого канала фиксируется электромеханическими счетчиками. Разработан также электронный сумматор токов короткого замыкания.

Разъединители, отделители и короткозамыкатели.Визуально проверяют состояние контактных соединений и изоляции аппаратов (признаки нагрева контактов: цвет побежалости, изменение цвета термопленки), чистоту поверхности изоляторов, отсутствие продольных и кольцевых трещин. После срабатывания короткозамыкателей контролируют целость тяг и изолирующих вставок.

У отделителей проверяют механизмы приводов, цепи управления и блокировки. Для контроля температуры нагрева контактов применяют метод, основанный на том, что при данном токе определяют превышение температуры контакта над температурой окружающей среды и, приведя его к значению номинального тока соединения, сравнивают с нормой. Расчет приведенного значения температуры производится по формуле:

где Δt_НР - расчетное значение превышения температуры при номинальном токе I_НОМ; Δt- измеренное превышение температуры при токе через контакт I.

Для диагностирования выключателей могут применяться следующие приборы.

Система ODEN AT (рис. 78) предназначена для проверки автоматических выключателей первичным током, определения коэффициента трансформации трансформаторов тока и др. Универсальная система ODEN AT позволяет отображать значения времени, тока и напряжения, коэффициент трансформации, фазовый угол, Z, Р, R и cosφ. С ее помощью можно проверять:

· выключатели напряжения;

· устройства РЗ первичным током;

· трансформаторы тока;

· устройства автоматического повторного включения и секционные разъединители;

· системы заземления;

· полярность подключения устройств.

Рис. 78. Система ODEN ATРис. 79. Система ТМ 1600/МА 61

ТМ 1600/МА 61 – система измерения временного цикла выключателей (рис. 79). Дискретные входы системы позволяют регистрировать время включения и отключения главных контактов, контактов резисторов и других вспомогательных контактов. Каналы являются независимыми, поэтому можно измерять временные характеристики контактов резисторов и последовательно соединенных камер выключателя, не разъединяя их.

Блок ТM1600 обеспечивает 24 канала и более. Производит измерение аналоговых величин; падение напряжения; ток катушки, построение вибродиаграммы хода контактов.

Микропроцессорный микроомметр МОМ 690 (рис. 80) для измерения сопротивления контактов выключателей, разъединителей, предохранителей с ножевыми контактами, шинных соединений, линейных соединений и т.п. Позволяет производить измерение, хранение и представление результатов с использованием микропроцессора. Выход переменного тока используется для быстрого и удобного размагничивания трансформаторов тока.

Рис. 80. Микропроцессорный микроомметр Рис. 81. Система Egil

МОМ 690

Система Egil(рис. 81). Система предназначена для испытания выключателей среднего напряжения. Тестируются выключатели, имеющие только один главный контакт на фазу. Состояние контактов, оборудованных предварительно включенными резисторами, записывается и одновременно выводится на дисплей.

Вакуумный тестер Vidar (рис. 82) предназначен для проверки состояния вакуумной камеры выключателя. В основу его работы положено известное соотношение между напряжением пробоя величиной вакуума. Позволяет подавать одно из шести напряжений в пределах от 10 до 60 кВ постоянного тока. При этом одно из значений напряжения устанавливается при заказе прибора пользователем. Состояние вакуумной камеры определяется по индикаторным лампам: зеленая лампа указывает на то, что камера исправна, а красная - нет. Вес прибора 6 кг.